高中物理相对运动方法解题的思考

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  摘要:高中的物理课程是对初中知识的延伸,难度上有所拓展,题型也更活,有些知识具有很强的逻辑性,例如光学、力学与电磁场等。我们常常被其中的关联性所困扰,找不到學习的窍门。本文中,我将带领大家探寻新的相对运动解题方法,旨在完善解题思路,提升学习质量。
  关键词:高中物理;运动方法;解题
  一、 前言
  在高中的课程中,物理是最为重要的科目之一,也是培养我国理科人才的重要基础。高中物理课所学习的运动内容都较为基础、简单,虽然很少涉及抽象性的内容,但由于受到公式与参照物等因素的影响,我们在解题过程中往往会进入到误区当中,此时,我们可以选择两个以上的运动物体作为参考系,从多个角度简化解题过程。
  二、 高中物理相对运动相关例题分析
  (一) 相对运动相关内容综述
  相对运动是指一个运动相对于另一个物体而言,位置随时间发生改变,此时便可视为该物体处于相对运动的状态。若两者间的位置并未随时间而改变,则该物体即为相对静止的状态。静止与运动两者是相对的概念,在观察过程中必须有参照物作为依据,例如,一栋房子的面前经过了一辆火车,从房子的角度看去,火车的位置发生了改变,则火车处于相对运动的状态;而从火车的角度看,房子的位置也随着时间发生了改变,因此房子也处于相对运动的状态。再比如,火车中的人与房屋都处于相对运动的状态,但若将火车作为参照物,则人就成了静止状态,由此可见参照物、时间与速度等都会对相对运动产生一定的影响。当我们要选择一个运动的物体作为参考系时,需要考虑到除了运动时间以外的其余物理量,即速度矢量、位移矢量、加速度矢量等,这便是利用物理相关术语对上文的内容重新进行了一番阐述。相对运动的描述是建立在相对运动的性质基础上的,通过确定速度矢量、位移矢量以及加速度矢量间的大小变化情况,来明确三者间的关系,最终判断物体是否处于相对运动状态。
  (二) 例题一
  假设在一段平直的高速公路上,一辆私家车正在以 10m/s 的速度行驶,他的正前方突然出现一辆摩托车以 4m/s 的速度向同一个方向匀速直线行驶,此时,私家车立即关闭油门做加速度大小为6m/s的匀减速运动,私家车恰好碰不上摩托车,请问关闭油门时私家车与摩托车相距多远。
  解析:此题中,出现了私家车与摩托车两个运动的物体,我们将摩托车作为参考系,取摩托车运动的方向为正方向,则私家车的运动速度为v0=v私-v摩=(10-4)m/s=6m/s,私家车的加速度为a=a私-a摩=-6m/s,由于私家车与摩托车行驶在同一水平直线上,因此私家车相对摩托做匀减速直线运动,当摩托车与私家车相遇时,即减速到0时,私家车所行驶的距离就是其关闭油门时与摩托车间的距离。因此用v21-v20=2ax,x=(v21-v20)÷2a,即(0-62)÷2×(-6)m=3m,最终得出私家车关闭油门时与摩托车相距3m。
  (三) 例题二
  将物体S从某一高处以5m/s的速度抛下,并在同一时间也以5m/s的水平速度抛出另一个物体Q,S与Q间用一条长为100m的材质很轻的细绳相连接,阻力忽略不计,请问多长时间绳子会被拉直。
  解析:在该题中,由于S与Q两个物体并不在一条直线上运动,因此我们常常会利用数学的数形结合思想、三角函数关系以及运动的合成的方法来进行该到题的解析,但实际上两种方法都不够简单,笔者尝试用相对运动的方法求解,发现短短两步就能够求得结果。
  假设以物体S作为参照系,Q与S的重力加速度都为0,而两者的初始位置相重合,因此Q相对于S来说做的是匀速直线运动,当Q的相对运动位移为100m时,绳子被拉直,只要求出运动的时间即可。因此可列出公式v相=v2S v2Q=52m/s,t=lv相=10052s=102s,此时绳子刚好拉直。若将Q作为参照物,则将S作为参照物只是将角度改变一下而已,其他解题思路大致相同。
  三、 物理相对运动学习的几点建议
  1. 灵活的运用知识:在学习过程中,我发现女生在抽象思维的建立上较男生差,有很大一部分女生对于物理学科不感冒,因此在记忆公式的时候大都采用死记硬背的方法,笔者认为这是十分不利于物理知识的学习的。理科知识重在理解,单单只是将公式与定律烂熟于心,到实际解题时还是不能灵活的运用。高中物理的公式、定律非常之多,单纯的背诵只怕会记混,因此,大家在学习的过程中应当重视公式的灵活运用,在牢记定律的基础上多做题、多探讨,形成良好的解题思维与习惯,才能够真正的提升自己的解题水平。
  2. 注重抽象思维的培养:笔者在最初接触物理知识的时候,也无法快速的适应,这主要源于物理知识的抽象性,数学虽然也具备抽象化特征,但数形结合等理念的渗透使得学生有了缓冲的机会。物理学科的抽象性使得大家在学习起来十分费力,因此加强对抽象思维的培养也是十分重要的。物理学科是建立在具象事物上的抽象思维,我们可以抓住具象事物的特征,将课程内容尽量简化,或通过锻炼自身的整体思维、发散思维以及逆向思维等,不断的提升解决物理问题的能力。知识联想能力可以帮助我们将问题抽丝剥茧,将整体拆开,利用多元化的知识去解题。例如,电学与力学的知识都相对抽象,每道题都可能涉及大量的知识点,我们不妨将问题拆解成多句话,从每句话中获取一个知识点,如此一来,解题便有了突破口,正确的答案也就呼之欲出了。
  四、 结语
  以上内容都是通过笔者的亲身经历与长期积累中得出的结果,笔者认为,高中物理虽然抽象,但并不代表学不会,学习过程中,我们应当树立起坚定的决心与恒心,有目标的进行学习,搭配有效的学习手段,定能够披荆斩棘,迎难直上。
  参考文献:
  [1]丁小锋.试论高中物理教学中学生解题能力的培养[J].新校园(中旬),2016,(12):66.
  [2]张若琪.高中物理动态平衡问题的解题方法探析[J].学园,2017,(5):79-80.
  作者简介:
  姚兴雨,河北省邢台市,邢台市第三中学。
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